«Кот Шрёдингера»

Очень странные дела эволюции

Взгляните в зеркало. Два фронтально посаженных глаза пусть и сужают угол обзора, но позволяют оценивать расстояние и чутко воспринимать глубину пространства. А какие брови! Они не дают поту со лба залить эти чудесные глаза, если вы вдруг полчаса гоните антилопу в засаду. Вы идеал! Каждая деталь вашего лица вылеплена эволюцией и максимально оптимизирована. Но вся эта красота получилась примерно случайно: полезное в хозяйстве отбор поддерживал, а мешающее жить — отметал. Поэтому что-то во всех нас реализовано по принципу пьяного сантехника «работает — и ладно». Иногда в угоду адаптивности отбор создавал несколько сумасшедшие конструкции. В этом материале мы собрали странные с точки зрения человеческой логики эволюционные решения.


Петляющий нерв


Та самая пара мозговых нервов, что отвечает за передачу сигналов к гортани, включая филигранные голосовые связки, на самом деле отнюдь не шедевр эволюции. Эти нервы зовутся языкоглоточными. Появились они впервые у рыб и иннервировали у них жабры. И тогда же проложили себе путь под дугой аорты — главной артерии, отходящей от сердца. От неё до жабр недалеко. Прошли сотни миллионов лет, появились организмы без жабр, нерв сменил специализацию, перешёл по наследству всем млекопитающим, включая нас. И до сих пор по старой памяти проходит под дугой аорты. Выходит из головного мозга, идёт по направлению к сердцу, делает крюк под аортой и возвращается в гортань. Не оптимально. А представьте, какой крюк языкоглоточные нервы делают, например, у жирафов!

Опасные роды


О тех же самых жирафах эволюция проявила ещё более парадоксальную заботу. В силу особенностей анатомии большинство копытных рожают стоя, и жирафы не исключение. Только их новорождённым приходится лететь из матки на землю метра полтора. Если самка нашла не самое подходящее место для родов, детёныш может расшибиться. Но в саванне, если рядом нет хищников, как правило, всё проходит гладко. Через полчаса после появления на свет телята уже встают на ноги. А чтобы эти полчаса были безопасными, эволюция снабдила их чуть более тёмной окраской, нежели взрослых особей. Так они лучше сливаются со средой. После полёта.

Безотцовщина


Падающий из матки детёныш жирафа — продукт полового размножения. Как и мы: одна половина генетического материала достаётся нам от отца, другая — от матери. Таким образом, мы являемся уникальным продуктом комбинаторики. Первые ископаемые свидетельства полового размножения встречаются в отложениях возрастом 540 миллионов лет. Этот механизм есть у всех позвоночных животных, однако некоторые виды решили от него отказаться. Например, среди армянских скальных ящериц (Darevskia armeniaca) нет самцов, только самовоспроизводящиеся самки. Их яйцеклетки способны развиваться в жизнеспособный эмбрион без оплодотворения, так их популяция и поддерживается. Благодаря им, собственно, и был открыт партеногенез — феномен «девственного размножения». Дальше учёные выяснили, что эти самые армянские ящерицы, технически говоря, не самостоятельный вид, а древний естественный гибрид двух других скальных ящериц. И когда их партеногенетические самки оказываются рядом с самцами их предков, они начинают вести себя так, будто вместе прошли все эволюционные тяготы и невзгоды. Возможно, периодическое пополнение генов из популяций видов-предков и позволило независимым армянским скальным ящеркам не дойти до вырождения.


Плодись, Форрест, плодись!


Смысл отбора не в том, чтобы вы или любой другой организм адаптировались к своей среде и прожили в ней долгую и счастливую жизнь, нет. Его задача — сделать так, чтобы вы могли оставить после себя как можно больше копий своих генов. Только этим определяется эволюционный успех. Возьмём, к примеру, нотобранхов Фурцера — этих небольших рыбок занесло жить в засушливые регионы. Да ещё и в пересыхающие водоёмы. Время жизни рыб в таких условиях ограничено внешними факторами. Они умирают не от старости и не от зубов хищников, а от пересыхания места обитания. Но при этом популяции нотобранхов Фурцера успешно поддерживаются в таких условиях: они научились достигать половой зрелости на 14-й день после вылупления из икринки. Их основная цель не выжить, а как можно скорее отложить икру, которая может пережить сухой сезон, в грунт. Этим они и занимаются те 3−6 месяцев, что им отведены. Даже в тепличных, то есть в аквариумных, условиях эти рыбы не живут дольше года. Почему? Непонятно. Из-за этого они и стали модельным объектом для исследований старения и программируемой гибели.

Казнить, нельзя помиловать


Старение и смерть — тоже загадочный феномен. Согласно гипотезе феноптоза, эти явления возникли в эволюции, чтобы очищать популяции от изношенных особей и давать дорогу (а точнее, ресурсы) молодым. То есть старение и смерть — разворачивающаяся в процессе жизни программа, подобная прописанному в генах сценарию программируемой клеточной гибели — апоптозу. Верна ли эта гипотеза? Сказать пока сложно. Из жизненного опыта мы понимаем, что бессмертных нет. Но учёные могут возразить. Есть, например, здравствующая роща североамериканских осин Populus tremuloides — технически это одна клональная мужская особь возрастом 80 тысяч лет. Есть бессмертная медуза Turritopsis dohrnii, способная превращаться из медузы в полипа и обратно неограниченное число раз. Есть голые землекопы, у которых старение отключено. Но это скорее исключения из общего правила, в число которых мы, люди, не попали.

Скрутить в бараний рог


Слава отбору, нас хоть не скрутило! Представьте, что вас снабдили надёжным панцирем, но при этом спирально закрутили все органы, чтобы упихнуть в него. Примерно так произошло с брюхоногими моллюсками — диковинными обладателями спиральных раковин. Их предки эволюционировали как двухсторонне симметричные линейные организмы: левая и правая половины червей, например, идентичны. От червей пошла эволюционная ветвь на моллюсков, один из классов которых забился в спиральную раковину. И в этой раковине закрутило все их внутренности: нервные тяжи и магистральные сосуды легли внахлёст, внутренние органы сместились, органы из правой части уменьшились — выглядит это несколько неаккуратно. Но ведь работает, жить не мешает — и ладно. Есть в природе и симметричные брюхоногие моллюски с блюдцевидной раковиной, напоминающей колпачок. Но их меньшинство. Зоологи считают, что популярность турбоспирали обусловлена тем, что она обеспечивает большую прочность при равном с блюдцевидной раковиной объёме.

Противоречивое нововведение


Около 400 миллионов лет назад, когда спиральная раковина брюхоногих только начинала набирать популярность, на суше появились первые деревья. Точнее, древовидные хвощи, плауны и папоротники (некоторые из последних здравствуют и сегодня). Древовидными им позволил стать лигнин — сложное полимерное вещество, основной компонент стенок одревесневших клеток. Именно он обеспечивает древесным стволам прочность и позволяет вырастать выше 100 метров, ибо его ультраструктура сравнима с таковой у железобетона. Но вот незадача: тогда, 400 миллионов лет назад, никто из микроорганизмов не умел разлагать лигнин, из-за чего леса напоминали нагромождение брёвен. И так было десятки миллионов лет до появления сначала у грибов, а потом и у бактерий ферментов, способных разлагать лигнин. А нам с того времени достался подарок — залежи каменного угля. Это есть не что иное, как неразложившиеся остатки растений девона и карбона.

Потеря союзников


Некоторые учёные считают, что лигнин как эволюционное приспособление появился для защиты растений от микрофлоры. Но некоторые из них менялись как бы в угоду другим. Например, все те растения, что дают большие сочные плоды. Плоды становились всё больше, сочнее и питательнее в надежде привлечь союзников — крупных млекопитающих. Взамен животные распространяли семена, прошедшие через кишечник, подальше от материнских особей. Так было и с авокадо, который старался быть максимально привлекательным для гигантских ленивцев. Но 6−10 тысяч лет назад последние гигантские ленивцы вымерли, и авокадо остался без партнёра, в плотном контакте с которым прожил миллионы лет. И если бы не люди, по-видимому, истребившие тех самых гигантских ленивцев, авокадо и вовсе лишился бы дистрибьюторов: столь крупные семена не способно проглотить, а значит, и разнести по округе ни одно из ныне живущих южноамериканских животных. Человек и подавно не в состоянии проглотить что-либо размером почти с кулак, но ему, как единственному виду, освоившему сельское хозяйство, это и не нужно, чтобы распространять авокадо по всему свету на взаимовыгодных условиях.


Нездоровая эволюция


Мы же, люди, над собаками, которые так стараются нам понравиться, знатно поиздевались. За 15 тысяч лет совместной жизни мы по каким только признакам не отбирали и какие только комбинации не скрещивали — вывели в итоге около 400 пород. Одни пасут, другие гонят дичь, третьи помогают в охоте на пушного зверя, четвёртые — на птиц, пятые служат поводырями, шестые вынюхивают наркотики, а седьмые — взрывчатку… Но некоторые породы по нашей прихоти стали игрушками-инвалидами. Таксы страдают от проблем с позвоночником, а у пород с укороченной челюстью (мопсов, бульдогов, пекинесов) глаза порой выпадают из глазниц. Интересно, что произошло бы с этими породами, исчезни вдруг человек?..

Остаться младенцем, чтобы нравиться


Иногда вызывать умиление и получать взамен пропитание более выгодно, чем быть сильным и независимым. Так, например, кошки, чтобы нравиться людям, научились сохранять младенческие черты — мяуканье. Зоологи полагают, что исходно «мяу» было сигналом котёнка матери: покорми, мол, меня. Вырастая, кошки переходят к самостоятельной охоте и забывают про сигнал, которым когда-то подзывали маму. Но долгое сожительство с человеком показало, что мяуканье — верный способ привлечь к себе внимание, добиться еды или ласки. Так среди взрослых домашних кошек закрепился стереотип младенческого поведения. Собаки стараются не отставать. В отличие от ближайших диких сородичей — волков, — они умеют двигать внутренним краем брови и делать жалостливый взгляд.

Иллюстрации: Любовь Пудеева

Опубликовано в журнале «Кот Шрёдингера» № 45 2020 г.
/ Законы природы #тренды